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原文传递一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法

专利名称：	一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法
摘要：	本发明公开了一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法，属于故障诊断领域，该方法包括：在高速列车正常运行工况下，采集多组包含制动全过程的制动缸压力测量数据构成多个训练数据集；计算每个训练数据集所包含每个样本的故障检测统计量；基于所有训练数据集所包含的全部故障检测统计量信息，确定混合故障检测统计量的控制限；在高速列车实时运行工况下，将采集的当前时刻的制动缸压力数据作为测试样本，判断是否有故障发生。本发明利用历史数据建模，在线数据检测，对数据分布没有要求，且算法简单，易于计算机实现与实际应用，适用于不同的制动级别和制动阶段，对几类微小故障具有好的检测效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	周东华;纪洪泉;钟麦英;王友清;王建东
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910488641.9
公开号：	CN110293949A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	种艳丽
分类号：	B60T17/22(2006.01);B;B60;B60T;B60T17
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区前湾港路579号
主权项：	1.一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：在高速列车正常运行工况下，采集多组包含制动全过程的制动缸压力测量数据，将采集的制动缸压力测量数据构成多个训练数据集；步骤2：计算步骤1中每个训练数据集所包含每个样本的故障检测统计量，其中，针对每个样本需要首先确定该样本所处的制动过程阶段，然后再从混合指标中选取对应的分段函数并计算其故障检测统计量；步骤3：基于所有训练数据集所包含的全部故障检测统计量信息，确定混合故障检测统计量的控制限；步骤4：在高速列车实时运行工况下，采集当前时刻的制动缸压力数据，并将采集的制动缸压力数据作为测试样本，首先确定该测试样本所处的制动过程阶段，然后计算该样本的故障检测统计量，并与步骤3中的控制限进行比较，判断是否有故障发生。 2.根据权利要求1所述的高速列车空气制动系统微小故障检测方法，其特征在于：在步骤1中：在高速列车空气制动系统无故障情形下，多次运行制动全过程包括牵引、制动施加、保持和缓解过程，每节列车采集相应的多个制动缸的压力测量数据，构成多个训练数据集；其中，训练数据集的数量与运行制动全过程的次数一致，每个训练数据集包含样本的多少取决于每次运行制动全过程的持续时间；假设共有p个训练数据集，分别记为X1，X2，…，Xp，训练数据集的每一行代表一个样本，即包含该采样时刻m个制动缸压力测量值的行向量，不同的训练数据集所包含的样本数目相同或者不同。 3.根据权利要求2所述的高速列车空气制动系统微小故障检测方法，其特征在于：在步骤2中：记步骤1中任意一个训练数据集中的任意一个样本为x＝[x1,x2,...,xi,...,xm]T，其中xi表示第i个制动缸的压力，将制动全过程划分为四个阶段，利用A、B、C、D分别表示制动施加、制动保持、制动缓解以及牵引过程；首先利用如下逻辑判断样本所处的制动阶段：根据空气制动系统给定的压力参考值变化信息，当连续多个时刻压力设定值均保持恒定的非零取值时，判定进入制动保持阶段；当压力设定值打破稳态，突然降低/升高，或者降至零，判定制动保持阶段结束；在制动保持阶段，即B阶段，采用如下故障检测统计量：其中，表示该样本所包含的m个制动缸压力的平均值，xr表示制动保持阶段压力参考值；在其他三个阶段，即A、C、D阶段，采用如下故障检测统计量：综合上述结果，故障检测统计量表示为如下分段函数：将步骤1中p个训练数据集的所有样本输入到上述分段函数中，得到所有训练样本的故障检测统计量。 4.根据权利要求3所述的高速列车空气制动系统微小故障检测方法，其特征在于：在步骤3中：记(3)式所示混合指标中Ds(x)的控制限为Dc(x)的控制限为假设步骤1中p个训练数据集总共包含N个训练样本，其中处于A、C、D阶段的样本数为N1，处于B阶段的样本数为N2，满足N＝N1+N2；按照如下方式确定控制限：综合上述结果，故障检测统计量的控制限表示为如下相应的分段函数： 5.根据权利要求4所述的高速列车空气制动系统微小故障检测方法，其特征在于：在步骤4中：在高速列车实时运行工况下，将采集的当前时刻的制动缸压力数据作为测试样本，记为xt∈Rm；根据步骤2中逻辑确定该样本所处的制动阶段，然后输入到步骤2中混合故障检测统计量所示的分段函数(3)中，求得其故障检测统计量D(xt)＝Ds(xt)或者D(xt)＝Dc(xt)；将xt的故障检测统计量与步骤3中的控制限η2进行比较，如果D(xt)＞η2，即则认为有故障发生，否则判定系统处于正常状态。
所属类别：	发明专利